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数字化农业物联网管理应用模式

kumb 综合案例 2021-04-27 17:40:45 156 0 农业物联网

(共青团农场)

一、 共青团农场的基本情况

共青团农场始建于1958年,土地总面积34.3万亩,可耕面积27万亩,种植面积22万亩。 总人口 1.2万人。该场距五家渠8公里、乌鲁木齐市58公里、昌吉市30公里,地处准噶尔盆地南缘、天山北坡经济中心地带、乌昌都市经济圈的核心区,省级路公路一一甘莫公路穿场而过。该场是国家级现代农业示范区、国家农业科技园区、国家3A级旅游景区、第一批全国农垦农机标准化示范农场和全国畜牧业现代化标准化养殖示范区,农场主要以种植业、畜牧业和农产品深加工等为主。

农场先后投入2000余万元开展了智能化节水灌溉、设施农业自动化控制、农机自动导航、 农机作业远程监控、农场网络基础设施及团场数字化管理云服务平台等信息化建设。

二、 模式应用情况

(一) 基本建设情况

共青团农场分别于2011年、2012年先后建立了国家现代农业示范区和国家农业科技园区, 建成了节水灌溉示范基地、农业机械化示范基地和现代农业生产基地。示范区在基础建设上累计投资5.57亿元,建成2座总装机容量4500千瓦的大型调频加压泵站、32个滴灌首部、374公里地下管网,顺利建成了全国最大的喷、滴两用自动化加压泵站系统;节水灌溉面积达到95%以上;完成174公里、80万株的林网建设和125公里道路建设,同时示范区内建有银丰农业机械化展示基地、正大及西部牧业畜牧业生产基地。示范区集中展示了兵团农业规模化、集约化和现代化的突出优势。努力打造集兵团现代农业高新技术示范平台、屯垦戍边典范和产城融合于一体的综合示范区。

为推进农业现代化进程,农场先后投资1000多万元购置棉花打模机、运模车等设备,率先 在全师实现了棉花100%全程机械化机采,每年为植棉户节约成本1000余万元。农场投资4000多万元新建先进的机采棉加工生产线,使皮棉质量提高0.5个等级。投资引进新疆银丰现代农业装备股份有限公司落户农场,投资2.25亿元建成机采棉服务中心,提升了农业机械化水平。

近年来,农场积极发展以花卉、有机蔬菜为主要内容的观光农业,建成占地600余亩的4栋 智能温室和148座日光温室大棚,年生产销售无公害蔬菜1600多吨、花卉10万余盆和葡萄2000余吨。

(二) 物联网技术及产品使用情况

共青团农场围绕国家现代农业示范区和国家农业科技园区的建设需要,分别针对数字化团场建设、新农村社区服务、农业生产管理需求,与国内科研机构和企业开展了具有自主知识产权的 物联网技术及产品的联合研发和推广应用。

团场数字化管理云服务平台,由北京市农林科学院国家农业信息化工程技术研究中心根据团 场需求开发。实现对团场资源的数字化管理、社区公共服务、节水灌溉智能决策、农机作业远程监控功能。

在智能灌溉建设方面,建设了一套以农田墒情监测与灌溉决策系统为核心的智能灌溉控制系 统,系统由国家农业智能装备工程技术研究中心研发,系统可实时监测农田气象墒情信息。在此基础上,基于作物蒸腾信息和作物耗水规律,进行灌溉自动决策,为农业节水、水资源优化配置、合理灌溉提供科学指导与服务。同时配套了水肥一体自动灌溉控制系统,系统由国家农业智能装备工程技术研究中心、新疆石达赛特科技有限公司、上海远恒信息技术有限公司等单位承建,实现了田间灌溉的自动控制,保证了灌溉系统严格遵守灌溉制度,提高了设备运转效率和电能利用率,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约人力成本。上述系统投资总额约为330万元。

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在设施农业建设方面农场投资110万元建设20个智能温室大棚,由上海远恒信息技术有限公司开发的设施农业综合控制平台一套,其中包括温湿度、二氧化碳浓度、光照等传感器和海康威视监控摄像头,实现对农业大棚内的环境检测和自动控制。

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在农机物联网方面,农场投资330万元,同北京市农林科学院国家农业信息化工程技术研究 中心、国家农业智能装备工程技术研究中心、合众思壮等单位合作搭建团场农机作业监控服务物联网系统,实现团场级农机作业远程监控调度、终端管理、信息交互、作业核算、作业统计与进 度报送等主要功能,提高团场农机作业和管理效率。

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(三)物联网的技术应用解决方案

共青团农场采用物联网技术,在原有信息化建设基础上,全面推进农场数字化建设,进一步 提高了生产监控的自动化、生产决策的智能化、生产作业的精准化,探索构建团场级规模化生产条件下实现数字化管理的物联网技术应用解决方案。

1. 云平台构建了团场数字化管理的基础。与北京市农林科学院国家农业信息化工程技术研究中心共同研发,基于云服务、地理信息系统等技术,完成了团场基础地理数据的采集和地理信息系统的构建,整合共青团农场的基础地理、产业、农业基础设施、人口以及农业经济信息等信息资源,构建了团场数字化管理云服务平台,并集成了农业生产管理决策系统,通过数字化的资源数据、数量化的经济指标、智能化的管理决策系统,全面提升共青团农场信息化管理服务水平,为推动团场社会经济发展提供技术支撑。

2. 灌溉物联网实现从节水灌溉到智能化节水灌溉的提升。在节水灌溉自动控制系统的基础上,重视物联网应用层决策模型和控制逻辑的科学性,采用水量平衡方法为理论基础,将作物根系活动区域以上的土层视为一个整体,针对不同作物在不同生育期的需水量和土壤质地,根据有效降雨量、灌水量、地下补给量与作物蒸腾量(ET)之间的平衡关系,确定灌水量。把灌溉决策从原来根据人为经验控制灌溉时间,提升到综合根据气象、土壤、作物感知信息实现智能化节水灌溉。

3. 设施农业物联网提高设施生产效率。运用小型气象站,温湿度传感器,二氧化碳传感器,光照强度传感器等设备为团场数字化管理云平台提供实时的监测数据,针对每个大棚内种植的不同作物提供不同环境控制,有效地提高了大棚内的农作物品质和产量,减少病虫害发生。

4. 农机作业远程监控物联网系统实现农机作业数量和质量的监控。通过在拖拉机、耕整地机具、棉花播种机、玉米播种机等农机装备上应用自动驾驶系统、作业深度监测设备、播种监控设备、车载计量监控终端等智能化装备,用以满足团场精准作业生产过程中提高耕整地、播种、农机导航等方面作业质量的要求,实现团场级农机作业远程监控调度、终端管理、信息交互、作业核算、作业统计与进度报送等主要功能,提高团场农机作业和管理效率,推进农机农艺融合、农机化与信息化融合,为团场农机作业统一管理、统一结算,以及春播、秋收等关键环节的农机作业进度统计提供信息化技术手段支撑。

(四) 经济效益

农场通过以物联网为核心的信息化建设,将信息化作为生产要素贯穿于生产管理的各个环 节,提高了农业生产的效率、精度、水平及目标,促进了生产管理效率和作业精细化水平,带动了团场社会经济并减少了对能源、环境的消耗,取得了良好的社会经济效益和生态环境效益。

建立了团场基础资源、生产设施、农业技术、实时监测数据等核心数据资源池,通过团场物 联网大数据应用分析、挖掘、决策来指导生产,将各类预警、市场、栽培知识信息通过电脑、手机、终端设备发送给用户,这种信息服务模式能够有效减低团场信息化建设的资金、人力投入,在动态准确的资源数据支撑下,团场数字化管理系统平台,为节水灌溉、设施农业、农机作业提供精确的数字化资源,提高日常工作效率10倍以上,降低肥水消耗10%以上,从整体上提高了团场生产发展、社会民生服务方面的效率、精度和水平。

通过农机物联网的建设,大幅提高了农场精准作业技术和智能装备在兵团规模化的应用,有 效的增加了团场农业整体效益和资源高效利用率,农场每台装有卫星导航的机车,减少了雇工成本2万余元,增加播种面积0.5%,每台机车年平均作业量2000亩将为农场增加播种面积100余亩。按农场已装有18台卫星导航计算,每年将为团场减少农机户雇工费用36万元,增加农场种植户播种面积1800余亩,从而实现农业增产、增效、增收。

在智能节水灌溉方面,在智能化决策系统的支持下,通过均匀分布的滴灌装备对每种作物的 不同生长期进行科学合理的水肥控制,提高农作物产量,每亩地减少职工顾工费用10元,增产12公斤同时实现节水10%。。按农场现已建设完成的1万亩智能化滴灌规模计算,每年将为农场职工节省费用10万元,增产粮食12万公斤,同时为农场精简了管理人员,提高了工作效率并培养了一批优秀的高素质管理人员。

在设施农业方面,利用移动互联网和光纤网络相结合的网络传输载体,在大棚内安置温度、 湿度、二氧化碳浓度等传感器,并实时的传送至农场云平台和承包户手机中,可以及时采取措施保证设施内的光温水气热等环境条件满足作物生长需要、减少病虫害的发生条件,减少了大棚承包户的雇工费用,同时根据不同的种植作物实现个性化的生产管理决策,方便用户扩大种植,为承包户增收10%以上。

(五) 实施亮点

农场在近几年信息化的建设中全面提升了农场干部的信息化素质,构建了适应兵团城镇化、 工业化、信息化、农业现代化发展的数字化管理平台,由传统管理方式向现代化科学管理转变,带动了农场现代农业的全面发展,通过对各个网络数据采集节点的建设和农场信息化服务平台的统一管理,促进团场经营管理模式从传统以手工管理为主的方式向信息化、自动化、精准化的方向转变,通过科技要素的投入,加大信息技术融入现代农业生产的力度,挖掘农业增产潜力,提质增效,促进农业产业结构优化升级,从而建立核心示范区1个,示范推广面积不低于6万亩,辐射推广面积50万亩以上,有效节省水资源10%,降低对环境的消耗,通过传感器、大数据、云计算等现代技术,实现“互联网+”在现代农业上的推广应用。

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